CAS

原理

• CAS 是 JDK 提供的非阻塞原子性操作，其通过硬件保证了比较-更新的原子性
• 实现方法：通过Unsafe提供的 CAS 方法（compareAndSwapXxx），底层实现是基于硬件平台的汇编指令，在 intel 的 CPU 中（x86机器上），使用的是汇编指令cmpxchg指令
• 核心思想：比较要更新变量的值V和预期值E（compare），相等才会将V的值设为新值N（swap），如果不相等则自旋
• 比起用synchronized重量级锁，CAS 的排他时间要短很多，因此在多线程情况下性能会比较好

源码分析

以AtomicInteger为例

Unsafe

• Unsafe是 CAS 的核心类，由于 Java 方法无法直接访问底层系统，需要通过本地（native）方法来访问，Unsafe相当于一个后门，基于该类可以直接操作特定内存的数据
• unsafe类存在于sun.misc包，其内部方法操作可以像C指针一样直接操作内存，因此 Java 中 CAS 操作的执行依赖于Unsafe类的方法
• Unsafe类中的所有方法都是由native修饰，即Unsafe类中的方法都直接调用操作系统底层资源执行相应任务

valueOffset

• 表示该变量值在内存中的偏移地址，因为Unsafe就是根据内存偏移地址获取数据的

value

• value用volatile修饰，保证了多线程之间的内存可见性

线程安全的i++

• i++是线程不安全的，应使用atomicInteger.getAndIncrement()
• AtomicInteger类主要利用 CAS + volatile保证可见性和有序性，native方法保证原子性

缺点

• 长时间自旋操作占用CPU资源
• ABA问题
  • 版本号解决，AtomicStampedReference